第4章 机床夹具设计原理

1、机械制造技术基础机械制造技术基础 20122012年年2 2月月学习目的与要求学习目的与要求（1）了解机床夹具的组成、作用及其对零件加工的）了解机床夹具的组成、作用及其对零件加工的重要性重要性（2）掌握对工件定位的概念、原理、要求及定位误）掌握对工件定位的概念、原理、要求及定位误差的概念差的概念（3）掌握各种不同定位方式定位误差的计算）掌握各种不同定位方式定位误差的计算（4）熟悉对工件夹紧的目的、要求和夹紧机构）熟悉对工件夹紧的目的、要求和夹紧机构（5）熟悉各种机床上使用的夹具特点）熟悉各种机床上使用的夹具特点（6）初步掌握夹具设计的方法、要点和步骤）初步掌握夹具设计的方法、要点和步骤主要教学

2、内容主要教学内容第第4 4章章 机床夹具设计原理机床夹具设计原理4.1 4.1 机床夹具的概述机床夹具的概述4.2 4.2 工件的定位工件的定位4.3 4.3 典型的定位方式、定位元件及定位装置典型的定位方式、定位元件及定位装置4.4 4.4 定位误差定位误差4.5 4.5 工件的夹紧工件的夹紧4.6 4.6 夹紧机构夹紧机构4.7 4.7 夹具的动力装置夹具的动力装置4.8 4.8 夹具的其它装置夹具的其它装置4.9 4.9 夹具设计的方法及步骤夹具设计的方法及步骤4.1 夹具的基本概念夹具的基本概念P193P194图图4.1扇形零件的工件简图扇形零件的工件简图图图4.2 钻孔及铰孔夹具图钻

3、孔及铰孔夹具图 4.1.3 夹具的组成和夹具的工作原理夹具的组成和夹具的工作原理 n(1) (1) 定位元件定位元件及定位装置及定位装置：支承钉、支承板、芯轴、支承钉、支承板、芯轴、V V形形块、定位销；块、定位销；n(2)(2)夹紧元件及夹紧装置：夹紧元件及夹紧装置：圆圆偏心夹紧、偏心夹紧、斜楔偏心夹紧、偏心夹紧、斜楔夹紧、压板；夹紧、压板；n(3) (3) 对刀装置、导向元件：对刀装置、导向元件：对刀块、导套、钻套；对刀块、导套、钻套；n(4) (4) 连接元件：连接元件：定位键、定位键、T T形形槽；槽；n(5) (5) 夹具体：夹具体：基础元件，底基础元件，底座、支架；座、支架；n(6

4、) (6) 动力装置：动力装置：电机、马达电机、马达n(7) (7) 其它元件及装置：其它元件及装置：如分如分度装置。度装置。 4.1.5 夹具分类夹具分类 1、按专业化程度、按专业化程度 通用夹具通用夹具 专用夹具专用夹具 成组夹具成组夹具 组合夹具组合夹具 随行夹具随行夹具 2 2、按机床种类、按机床种类 车床夹具车床夹具 磨床夹具磨床夹具 钻床夹具钻床夹具( (钻模钻模) ) 镗床夹具镗床夹具( (镗模镗模) ) 铣床夹具铣床夹具 3 3、按动力源、按动力源 手动、气动、液压、气液、电动、电磁、真空、手动、气动、液压、气液、电动、电磁、真空、 自紧自紧( (切削力切削力) )专用夹具装夹

5、工件的特点专用夹具装夹工件的特点专用夹具专用夹具是专门为某工件的某工序设计和制造的夹是专门为某工件的某工序设计和制造的夹具具, ,其结构简单、紧凑、操作迅速方便，设计和制造其结构简单、紧凑、操作迅速方便，设计和制造周期较长，成本较高。当产品变更时，因无法使用周期较长，成本较高。当产品变更时，因无法使用而报废，专用夹具适用于产品固定的成批或大量生而报废，专用夹具适用于产品固定的成批或大量生产中。产中。通用夹具装夹工件的特点通用夹具装夹工件的特点通用夹具通用夹具指结构、尺寸已标准化，且具有一定通用性指结构、尺寸已标准化，且具有一定通用性的夹具。如三爪自动定心卡盘、四爪单动卡盘、台虎的夹具。如三爪自

6、动定心卡盘、四爪单动卡盘、台虎钳、万能分度头、顶尖、中心架等。钳、万能分度头、顶尖、中心架等。其特点是适应范围大，多为机床附件。生产率较低，其特点是适应范围大，多为机床附件。生产率较低，适用单件小批量生产适用单件小批量生产, , 使用广泛。使用广泛。4.2工件的定位工件的定位 4.2.1 定位与基准定位与基准 定位：工件在夹具定位：工件在夹具中占有正确的位置中占有正确的位置 夹紧：固定工件占夹紧：固定工件占有的正确位置有的正确位置 定位基准：定位基准：确定工确定工件安装时所用的基件安装时所用的基准，如：准，如：A、C面面图上图上1 1、2 2都是定位都是定位元件元件 4.2.2 4.2.2 定

7、位原理定位原理自由度：自由度： x yzxyz 、 、 、 、六点定位原理：六点定位原理：分别用分别用6 6个按一定规则布置的约个按一定规则布置的约束点，限制工件的束点，限制工件的6 6个自个自由度，使工件运动形态由度，使工件运动形态确定的过程称为确定的过程称为图图4.6长方体工件的定位长方体工件的定位定位就是约束自由度定位就是约束自由度, ,采采取约束措施分别消除工取约束措施分别消除工件的六个自由度，工件件的六个自由度，工件在空间的运动就被限制在空间的运动就被限制了。了。平面平面 1、2、3：圆柱面圆柱面 5、6 ： 槽槽 4 ：zxy、 、xy、z图图4.7圆盘类工件的完全定位圆盘类工件的

8、完全定位圆盘类零件的定位分析圆盘类零件的定位分析圆柱面约束点圆柱面约束点1 1、3 3、4 4、5 5限制：限制：槽约束点槽约束点2 2限制：限制： 端面约束点端面约束点6 6限制：限制： y z y z 、xx图图4.84.8轴类工件的完全定位轴类工件的完全定位轴类零件的定位分析轴类零件的定位分析定位销定位：定位销定位：常见定位元件的分析常见定位元件的分析V型铁块定位：型铁块定位：锥销定位：锥销定位：顶尖定位：顶尖定位：4.2.3 定位的正常情况与非正常情况定位的正常情况与非正常情况图图4.10不完全定位（需限制不完全定位（需限制5个自由度）个自由度）完全定位（需限制完全定位（需限制6个自由

9、度）个自由度）完全定位完全定位: :用六个合理布置的约束点，分别限制工件的六个自由用六个合理布置的约束点，分别限制工件的六个自由度的定位。度的定位。不完全定位：不完全定位：不需限制工件的六个自由度的定位。是允许的不需限制工件的六个自由度的定位。是允许的。欠定位：欠定位：该限制工件的自由度未被限制的定位。是不允许的。该限制工件的自由度未被限制的定位。是不允许的。过（超）定位：过（超）定位：工件的某个自由度被重复限制的定位工件的某个自由度被重复限制的定位。图图4.11过定位的几个例子过定位的几个例子过定位的讨论：过定位的讨论： 如工件的定位面和夹具如工件的定位面和夹具定位元件的加工精度都较定位元件

10、的加工精度都较高，过定位是允许的。高，过定位是允许的。 如果工件刚度较低，用如果工件刚度较低，用过定位能提高工件的刚度，过定位能提高工件的刚度，使加工精度提高，过定位使加工精度提高，过定位是允许的。是允许的。平面定位用三个支承钉平面定位用三个支承钉是不完全定位是不完全定位平面定位用四个支承钉平面定位用四个支承钉是过定位是过定位辅助支承辅助支承起提高稳定性和起提高稳定性和支承刚度的作用，不起定支承刚度的作用，不起定位作用位作用平面和长销的定位分析平面和长销的定位分析 平面限制平面限制3 3个自由度个自由度 长销长销限制限制4个自由度个自由度改进措施改进措施长销与小端面长销与小端面短销与大端面短销

11、与大端面长销与浮动端面垫长销与浮动端面垫图图4.12改善过定位的措施改善过定位的措施有过定位有过定位 一面两销定位分析一面两销定位分析 两个短销均限制了两个短销均限制了 ，有，有过定位，将其中一销改为过定位，将其中一销改为削削边销可解除对边销可解除对Y Y轴方向位移的轴方向位移的限制，解决了过定位问题限制，解决了过定位问题Y 过定位的益处过定位的益处增加稳定性增加稳定性增加刚性增加刚性 该限制的没有限制该限制的没有限制欠定位，不允许；欠定位，不允许；限制自由度小于六个时，是欠定位或不完全定位；限制自由度小于六个时，是欠定位或不完全定位； 一个自由度被多个定位元件限制一个自由度被多个定位元件限制

12、过定位，一般过定位，一般不允许；不允许；工件定位面精度、夹具定位元件精度较高工件定位面精度、夹具定位元件精度较高允许过允许过定位定位可提高定位部位的刚度；可提高定位部位的刚度； 工件刚度低时，用过定位可提高工件刚度低时，用过定位可提高工件连接工件连接刚度；刚度； 根据加工要求来确定定位形式；根据加工要求来确定定位形式； 欠定位和过定位可能同时存在。欠定位和过定位可能同时存在。具体情况具体分析具体情况具体分析4.3 典型的定位方式、定位元件及定位装置典型的定位方式、定位元件及定位装置 4.3.1 定位元件的要求定位元件的要求P204 有与工件相应的精度；有与工件相应的精度； 有足够的刚度；有足够

13、的刚度； 有足够的耐磨性。有足够的耐磨性。4.3.2 常见的定位方式及定位元件常见的定位方式及定位元件平面定位、外圆定位、内孔定位、复合定位平面定位、外圆定位、内孔定位、复合定位1 1、用工件上的平面定位、用工件上的平面定位应用场合：箱体、床身、机座、支架等应用场合：箱体、床身、机座、支架等定位元件：支承钉及支承板、可调支承与自定位元件：支承钉及支承板、可调支承与自位支承、辅助支承位支承、辅助支承）自位支承：可自动自位支承：可自动调节由于定位表面不调节由于定位表面不平整给定位带来的影平整给定位带来的影响。响。辅助支承的用途：辅助支承的用途：常用于粗基准的定位，常用于粗基准的定位，目的是增加工件

14、的支目的是增加工件的支承刚性。承刚性。辅助支承辅助支承自位支承自位支承辅助支承辅助支承图图4.18各种辅助支承各种辅助支承2 2、用工件上圆孔定位、用工件上圆孔定位 定位销：主用于中心孔定位，一般定位销：主用于中心孔定位，一般d50mm 锥销锥销圆柱形定位销：限制圆柱形定位销：限制2 2个自由度个自由度 菱形销菱形销( (削边销削边销) )：限制：限制1 1个自由度个自由度固定：固定：限制限制3 3个自由度个自由度浮动：浮动：限制限制2 2个自由度个自由度心轴心轴： A、刚性心轴、刚性心轴间隙配合，定心精度低间隙配合，定心精度低过盈配合，定心精度高，但装卸有点难过盈配合，定心精度高，但装卸有点

15、难B、锥度心轴：、锥度心轴： 常用锥度：常用锥度：1:10001:10001:50001:5000 心轴和工件配合紧密，定心精度高，不用夹紧心轴和工件配合紧密，定心精度高，不用夹紧C、弹性（涨）心轴：、弹性（涨）心轴： 定心精度高，装卸方便定心精度高，装卸方便D、定心心轴：、定心心轴：用于粗基准或用于粗基准或孔径较大时或孔径较大时或薄壁套筒工件薄壁套筒工件自动定心定位：自动定心定位：卡盘及卡头卡盘及卡头3 3、用工件的外圆定位、用工件的外圆定位 使用套筒做定位元件使用套筒做定位元件 V V型铁定位型铁定位 分类：分类：长长V V型铁：限制型铁：限制4 4个自由度个自由度短短V V型铁：限制型铁

16、：限制2 2个自由度个自由度V V型铁型铁 使用支承板使用支承板窄支承板：限制窄支承板：限制2 2个自由度个自由度宽支承板：限制宽支承板：限制3 3个自由度个自由度应用：应用：外圆柱面定位；平面定位外圆柱面定位；平面定位V V型铁型铁特点特点：对中性、对称性好、精度高对中性、对称性好、精度高应用：应用：外圆柱面定位；与其他定位元件组合外圆柱面定位；与其他定位元件组合 使用；超定位时，可做成浮动形式使用；超定位时，可做成浮动形式图图4.29标准标准V型铁型铁图图4.31V型铁定位型铁定位4 4、圆锥、圆锥孔定位、圆锥、圆锥孔定位 用长锥孔限制用长锥孔限制5 5个自由度，短锥孔限制个自由度，短锥孔

17、限制3 3个自由度个自由度 固定顶尖和浮动顶尖限制三个方向的位移固定顶尖和浮动顶尖限制三个方向的位移5 5、组合定位、组合定位组合定位的形式很多如：组合定位的形式很多如：a a 利用工件上利用工件上一个平面和两个与其垂直的孔定位一个平面和两个与其垂直的孔定位定位元件采用一个平面和两个圆柱销组合定位，有过定位元件采用一个平面和两个圆柱销组合定位，有过定位现象。改进措施：定位现象。改进措施：可使工件两个孔中一个准确定位，两孔中心距误差和可使工件两个孔中一个准确定位，两孔中心距误差和两销中心距误差由另一个定位销来补偿：两销中心距误差由另一个定位销来补偿：将两个销直径减小，这样在中心连线方向定位精度将

18、两个销直径减小，这样在中心连线方向定位精度降低，也不能减小角度误差，因此很少采用。降低，也不能减小角度误差，因此很少采用。用削边销补偿两孔中心距和两销中心距的误差。用削边销补偿两孔中心距和两销中心距的误差。图图4.35齿面定位齿面定位（精基准）（精基准）b b 组合定位：齿面定位方式组合定位：齿面定位方式齿轮淬火后齿轮淬火后以齿面做定位基准，以齿面做定位基准，磨内孔磨内孔余量均匀余量均匀n定位误差及其产生原因定位误差及其产生原因n定位误差定位误差dwdw是指一批工件在夹具中由于定位产是指一批工件在夹具中由于定位产生的误差。对一批工件来说，生的误差。对一批工件来说，刀具经调整后其加刀具经调整后其

19、加工位置是不动的工位置是不动的。工件的加工位置相对于刀具的。工件的加工位置相对于刀具的位置是确定的，因各种原因使工件的工序基准位位置是确定的，因各种原因使工件的工序基准位置在工序尺寸方向上产生变动，其最大位置变动置在工序尺寸方向上产生变动，其最大位置变动量即为量即为定位误差，定位误差，用用dwdw（d d定定）表示。）表示。n定位误差包括：定位误差包括：n 定位基准和定位基准和不重合不重合, ,称称基准不重合误差基准不重合误差jb： ； 因配合间隙或工件和定位元件的制造误差引起因配合间隙或工件和定位元件的制造误差引起的定位误差，称的定位误差，称基准位移误差基准位移误差jw ；4.4 定位误差定

20、位误差P2184.4.1与夹具有关的误差：与夹具有关的误差：若工件的工序尺寸公差为若工件的工序尺寸公差为T T公差公差，夹具为与夹具有夹具为与夹具有关的误差（包括：夹具制造、安装、工件的定位关的误差（包括：夹具制造、安装、工件的定位等），等），加工加工为与机床误差、刀具误差、受力受热变为与机床误差、刀具误差、受力受热变形等有关的加工误差。形等有关的加工误差。其它其它为与工艺系统其它因素为与工艺系统其它因素有关的误差。为保证工件的加工精度要求，应满足有关的误差。为保证工件的加工精度要求，应满足误差计算不等式：误差计算不等式： T T公差公差夹具夹具加工加工其它其它n制订夹具公差时，应保证夹具的定

21、位、制造和调整制订夹具公差时，应保证夹具的定位、制造和调整误差总和不超过零件工序尺寸误差总和不超过零件工序尺寸公差公差T T公差公差的的1/31/3。n T T公差公差/3 /3 夹具夹具= =dWn上式是用于判断定位误差合格与否的计算公式。上式是用于判断定位误差合格与否的计算公式。分析定位误差时分析定位误差时注意：注意： 用调整法加工用调整法加工一批零件一批零件才能产生定位误差，用试才能产生定位误差，用试切法切法加工将产生偏差，加工将产生偏差，不产生定位误差；不产生定位误差； 误差有方向，不同方向的误差要分别分析与计算；误差有方向，不同方向的误差要分别分析与计算； 定位误差是一个界限值，定位

22、误差是一个界限值，定位误差是否满足要求，定位误差是否满足要求，与相应的工序尺寸的与相应的工序尺寸的极限偏差有关极限偏差有关； 公式：dwdw = =jbjb jwjw中的中的 的选择根的选择根据实际情况确定；据实际情况确定； jb0jb0；jw0jw0。4.4.2 定位误差的分析定位误差的分析 基准不重合误差基准不重合误差 jb： 基准位移误差基准位移误差 jw：定位误差为：定位误差为： dwdw = =jbjb jwjw4.4.3 4.4.3 常见定位形式的定位误差常见定位形式的定位误差1 1、用支承或平面作定位元件、用支承或平面作定位元件定位基准与设计定位基准与设计基准不重合基准不重合产生

23、的定位误差产生的定位误差 举例举例若若定定T TA1A1/3/3则合格则合格求工序尺寸求工序尺寸A A3 3的定位误差：的定位误差：因工序基准和定位基准重合，故因工序基准和定位基准重合，故基准不重合误差：基准不重合误差：jbjb=0=0但工件定位面有制造误差，有基但工件定位面有制造误差，有基准位移误差：准位移误差：jwjw =2(H-h)tg(=2(H-h)tg() ) 定位误差：定位误差：定定=2(H-h)tg(=2(H-h)tg() )求工序尺寸求工序尺寸A A1 1的定位误差：的定位误差：工序基准为工序基准为C C面，定位基准在面，定位基准在D D面，有基准不重合误差：面，有基准不重合误

24、差：jb=A2工件定位面工件定位面D有制造误差，有制造误差，基准位移误差：基准位移误差：jw2(H-h)tg(H-h)tg() )所以所以A A1 1的定位误差：的定位误差：定定=2(H-h)tg(=2(H-h)tg()+A2)+A2若其它表面均已加工完，若其它表面均已加工完，为为90现分别按现分别按A3和和A1加加工工B面，求定位误差：面，求定位误差：合格条件：合格条件：定定TA3/3以以V V型铁定位时的定位误差计算型铁定位时的定位误差计算P220P220图图4-37铣平面的定位误差铣平面的定位误差工序基准为上母线工序基准为上母线定位基准为圆心，有定位基准为圆心，有基准不重合误差基准不重合

25、误差下母线为工序基准，下母线为工序基准，中心线为定位基准中心线为定位基准中心线同为工序中心线同为工序基准和定位基准。基准和定位基准。基准不重合误差为零基准不重合误差为零H H1 1尺寸尺寸jw0jw0j jb b00H H2 2尺寸尺寸jw0jw0j jb b00H H3 3尺寸尺寸jw0jw0j jb b=0=012sin121ddW12sin122ddW2sin123ddW使用V形块时的定位误差分析： a) 定位误差dW 随毛坯误差Td 的增大而增大； b) 定位误差dW 随V形块夹角 增大而减小，但稳定性变差； c) 定位误差dW 与工序尺寸标注方式有关，dW2dW1dW3，： 重力或夹

26、紧力作用即心轴与工件单边接触合格条件：合格条件：dwTH1/3合格条件：合格条件：dwTH1/3位移误差位移误差 对销对销1来说最小间隙来说最小间隙 各个方向各个方向 孔径公差孔径公差 销径公差销径公差 最小间隙最小间隙111max12222Dd11max1maxmax22 DdDd 定位111Dd222max22222Dd以一面两销定位时的定位误差计算以一面两销定位时的定位误差计算对销对销2来说，由于不限来说，由于不限x方向自由度，即由销方向自由度，即由销1决定。决定。y方向：方向：11max122Dd定位移转角：转角：1122121max2max222DdDdtgLL 转角为转角为2一般一

27、般转角：可取转角：可取()22tg 弧度图图4.38 销定位的定位误差销定位的定位误差以一面两销定位时的定位误差计算以一面两销定位时的定位误差计算 1）在平面内任意方向的位移误差）在平面内任意方向的位移误差 孔孔O1中心偏移在直径为中心偏移在直径为dw1 圆内，圆内，dw1 =TD1 + Td1 + X1min 孔孔O2在在X方向偏心与孔方向偏心与孔O1相同（不限位），为相同（不限位），为dw1 在在Y方向偏心在直径为方向偏心在直径为dw2 ，dw2 =TD2 + Td2 + X2 min 2）转角误差）转角误差 =arctan(TD1 + Td1 + X1min+ TD2 + Td2 + X

28、2 min )/2L 要减小角度定位误差，提高孔销精度，减小配合间隙；要减小角度定位误差，提高孔销精度，减小配合间隙； 增大孔（销）中心距增大孔（销）中心距图图P4.38P4.38销定位的定位误差销定位的定位误差4.5 工件的夹紧工件的夹紧4.5.1 夹紧机构的组成夹紧机构的组成 1、夹紧元件夹紧元件 2、动力装置动力装置 3、中间传力机构中间传力机构4.5.2 夹紧机构的基本要求与设计原则夹紧机构的基本要求与设计原则 1、夹紧必须保证定位而不能破坏定位、夹紧必须保证定位而不能破坏定位主要夹紧力垂直于装置基面主要夹紧力垂直于装置基面图图4.39夹紧力方向对镗夹紧力方向对镗孔垂直度的影响孔垂直度

29、的影响图图4.40夹紧力如何保证定位夹紧力如何保证定位 夹紧元件不应破坏工件定位夹紧元件不应破坏工件定位2、工件和夹具的夹紧变形必须在允许范围内工件和夹具的夹紧变形必须在允许范围内 夹紧力作用在工件刚性较好的方向上夹紧力作用在工件刚性较好的方向上夹紧力的着力点和支承点尽可能靠近切削力作用点夹紧力的着力点和支承点尽可能靠近切削力作用点 夹紧力的反作用力不应使夹具产生影响加工精度的夹紧力的反作用力不应使夹具产生影响加工精度的变形变形 夹紧力大小要适当夹紧力大小要适当图图4.43夹紧引起导向支架变形夹紧引起导向支架变形3 3、夹紧机构必须可靠、夹紧机构必须可靠 夹紧元件本身有足够的刚度和强度夹紧元件

30、本身有足够的刚度和强度 手动夹紧的自锁性能可靠手动夹紧的自锁性能可靠 夹紧机构有足够的夹紧行程夹紧机构有足够的夹紧行程4 4、夹紧机构的操作安全、省力、方便、迅速、夹紧机构的操作安全、省力、方便、迅速5 5、夹紧机构的复杂程度和自动化程度与生产规模、夹紧机构的复杂程度和自动化程度与生产规模及工厂的财力、物力相适应及工厂的财力、物力相适应4.5.3 夹紧力的确定夹紧力的确定P225 夹紧力大小、方向和作用点夹紧力大小、方向和作用点 1、夹紧力的方向夹紧力的方向保证定位准确可靠，一般垂直于主要定位基准面保证定位准确可靠，一般垂直于主要定位基准面 应使所需夹紧力尽可能小应使所需夹紧力尽可能小 应使工

31、件变形小应使工件变形小 2、夹紧力的作用点夹紧力的作用点 保持工件稳定定位保持工件稳定定位 使工件夹紧变形尽可能小使工件夹紧变形尽可能小 尽可能靠近工件被加工表面尽可能靠近工件被加工表面三要素三要素夹紧力的作用方向应使所需夹紧力最小夹紧力的作用方向应使所需夹紧力最小图图夹紧力最小夹紧力最小夹紧力其次夹紧力其次夹紧力最大夹紧力最大夹紧力作用点的确定夹紧力作用点的确定夹紧力应作用在刚度较好部位夹紧力应作用在刚度较好部位图图 夹紧力作用点应落在支承元件或几个支承元件夹紧力作用点应落在支承元件或几个支承元件 形成的稳定受力区域内。形成的稳定受力区域内。夹紧力作用点应尽可能靠近加工表面。夹紧力作用点应尽

32、可能靠近加工表面。图图3 3、夹紧力大小的选择、夹紧力大小的选择夹紧力的大小根据切削力、工件夹紧力的大小根据切削力、工件重力的大小、方向和相互位置关重力的大小、方向和相互位置关系，列出受力图后具体计算，系，列出受力图后具体计算，夹紧力大小应适当，夹紧力大小应适当，切削力变化切削力变化时，按最不利的情况考虑时，按最不利的情况考虑确定方法：类比法确定方法：类比法 计算分析法计算分析法如图受力分析：开始，绕如图受力分析：开始，绕0点翻点翻转，摩擦力矩转，摩擦力矩12ABFf LFf L1/2ABFFW121/2 W fLLK P L122L K PWfLL4.6 夹紧机构夹紧机构 4.6.1 斜楔夹

33、紧机构斜楔夹紧机构图图4.45斜楔夹紧机构斜楔夹紧机构00 xyFF211sin()cos()QFRWR11FtgR22FW tg1cos()WR21()QW tgW tg21()QWtgtg1、夹紧力计算、夹紧力计算即即又又2、结构特点：结构特点：斜楔具有自锁性斜楔具有自锁性21122212121120 sin() cos()()()xFFRRWFW tgW tgW tgtgtg一般一般 约约6， 手动可靠手动可靠 气动、液压时，气动、液压时，可大些，可大些，1530。12、612具有改变压力方向的特点具有改变压力方向的特点具有增力作用具有增力作用 增力系数增力系数 3左右左右夹紧行程小，行

34、程夹紧行程小，行程h，移动，移动S 行程小行程小 自锁差自锁差3、适用范围、适用范围 小型钻床、铣床；与其他装置组合使用小型钻床、铣床；与其他装置组合使用2111()pWiQtgtghtgShS tg4.6.2 螺旋夹紧机构螺旋夹紧机构 1、结构形式结构形式图图4.47螺旋夹紧机构螺旋夹紧机构图图4.48 用螺旋压板夹紧的车床夹具用螺旋压板夹紧的车床夹具图图4.49 用钩形压板夹紧的车床夹具用钩形压板夹紧的车床夹具4.6.3 4.6.3 偏心夹紧机构偏心夹紧机构 图图4.51 铣拨动臂长孔夹具铣拨动臂长孔夹具4.6.4 铰链夹紧机构铰链夹紧机构 增力机构，常与气缸、油缸联动以扩大夹紧增力机构，

35、常与气缸、油缸联动以扩大夹紧 力，动作迅速，容易改变力的传递方向压板张力，动作迅速，容易改变力的传递方向压板张 开量大；但自锁性能差开量大；但自锁性能差特点特点4.6.5 联动夹紧机构联动夹紧机构 1、常见的联动夹紧方式常见的联动夹紧方式 多点夹紧联动多点夹紧联动 多件夹紧联动多件夹紧联动 弯轴瓦分型面弯轴瓦分型面 先定位后夹紧联动先定位后夹紧联动 夹紧与其他动作联动夹紧与其他动作联动 如夹紧与锁紧辅助如夹紧与锁紧辅助支承联动支承联动图图4.53 多点夹紧多点夹紧联动铣平面夹具联动铣平面夹具2、设计联动夹紧机构时应注意的问题设计联动夹紧机构时应注意的问题 仔细进行运动分析和受力分析，以确保实现

36、设仔细进行运动分析和受力分析，以确保实现设计意图；计意图； 设计必要的浮动环节及浮动程度，以保证夹紧设计必要的浮动环节及浮动程度，以保证夹紧均衡、运动不发生干涉；均衡、运动不发生干涉； 保证所有压板都能松夹，以便装卸工件；保证所有压板都能松夹，以便装卸工件； 注意刚性，以免刚性不足而夹不紧；注意刚性，以免刚性不足而夹不紧； 避免过于复杂，否则会降低可靠性，制造困难。避免过于复杂，否则会降低可靠性，制造困难。 4.7 夹具的动力装置夹具的动力装置4.7.1 动力装置的作用动力装置的作用 减轻工人劳动强度，提高生产率，保证安全生产减轻工人劳动强度，提高生产率，保证安全生产 常用动力装置：常用动力装

37、置： 气压、液压、气液联合、电动、电磁、真空等气压、液压、气液联合、电动、电磁、真空等4.7.2 气压夹紧气压夹紧采用压缩空气采用压缩空气缺点缺点优点优点使用、操纵方便使用、操纵方便夹紧效率高夹紧效率高夹紧轻便夹紧轻便夹紧刚度不高夹紧刚度不高夹紧装置空间大夹紧装置空间大特点特点噪声污染噪声污染固定式气缸固定式气缸回转式气缸回转式气缸4.7.3 液压夹紧液压夹紧特点特点 ( (与气压比与气压比) ) 1、液压的压力较高，油缸小，布局方便，不需、液压的压力较高，油缸小，布局方便，不需增力机构，结构简单；增力机构，结构简单； 2、夹紧刚度大，夹紧可靠，动作比较平稳；、夹紧刚度大，夹紧可靠，动作比较平

38、稳； 3、在液压机床上实现比较方便，否则需增设油、在液压机床上实现比较方便，否则需增设油泵站，提供高压油，因此成本高；泵站，提供高压油，因此成本高； 4、没有排气噪声，但油泵工作时的噪声也很大，、没有排气噪声，但油泵工作时的噪声也很大，另外漏油不易处理，污染环境。另外漏油不易处理，污染环境。车床用电磁卡盘车床用电磁卡盘4.7.5 4.7.5 电磁夹紧电磁夹紧平磨平磨 感应线圈感应线圈隔离板隔离板工件导磁材料磁化工件导磁材料磁化4.8 夹具的其它装置夹具的其它装置4.8.1 孔加工时的导向装置孔加工时的导向装置 1 1、钻孔导向、钻孔导向钻套钻套 （1）钻套的类型）钻套的类型(根据结构根据结构)

39、： 固定钻套、可换钻套、快换钻套、特殊钻套固定钻套、可换钻套、快换钻套、特殊钻套固定式固定式 (有肩和无肩有肩和无肩) 配合：配合： 特点：位置精度高，结构简单，但磨损后不易换，特点：位置精度高，结构简单，但磨损后不易换，不能钻不能钻扩扩铰铰 应用：应用： 用于单件、小批及孔距小的地方。用于单件、小批及孔距小的地方。可换钻套可换钻套 配合：钻套与衬套间配合：钻套与衬套间 ，衬套与孔间，衬套与孔间 特点：操作方便，螺钉可防止钻套松动和被顶出特点：操作方便，螺钉可防止钻套松动和被顶出 应用：大批量生产，但不宜用于连续更换刀具的应用：大批量生产，但不宜用于连续更换刀具的场合场合76Hh67rH67g

40、H56gH67hH67rH快换钻套快换钻套 用于钻用于钻扩扩铰铰( (攻丝攻丝) )特殊钻套特殊钻套（2 2）钻套的尺寸和公差）钻套的尺寸和公差 内径内径D D其基本尺寸由所用刀具的外径确定，对于钻扩其基本尺寸由所用刀具的外径确定，对于钻扩铰刀等标准定尺寸刀具，按基轴制选用的动配合铰刀等标准定尺寸刀具，按基轴制选用的动配合F7F7或或G6G6 钻套高钻套高H H 对于一般孔距精度对于一般孔距精度 H=(1.5 H=(1.5 2)d 2)d 对于孔距（平行度）要求高的对于孔距（平行度）要求高的 H=(2.5 H=(2.5 3.5)d 3.5)d 钻套与工件距离钻套与工件距离h h 留有空间留有空

41、间排屑；排屑； 加工铸铁加工铸铁 h=(0.3 h=(0.3 0.7)d 0.7)d； 加工钢加工钢 h=(0.7h=(0.71.5)d1.5)d； 孔的位置高，可取孔的位置高，可取h=0h=0 断屑好断屑好 hh，不好，不好 hh应用：应用： 杆杆套紧；套紧； 套套衬用衬用57hH67gH（3）钻模举例）钻模举例 固定式与移动式钻模固定式与移动式钻模 翻转式或回转式钻模翻转式或回转式钻模 当工件上有几个方向不同孔时，可用一个钻当工件上有几个方向不同孔时，可用一个钻模在一次安装中进行加工。这种钻模能获得所模在一次安装中进行加工。这种钻模能获得所需的几个方向加工位置需的几个方向加工位置。 翻转式

42、钻模：整个夹具和工件一起翻转翻转式钻模：整个夹具和工件一起翻转 回转式钻模回转式钻模分度机构分度机构2 2、镗孔的导向、镗孔的导向镗套镗套 （1 1）镗套结构类型）镗套结构类型 固定式镗套固定式镗套不与镗杆一起转动不与镗杆一起转动 外形尺寸小，结构简单，中心位置准确，转速高时外形尺寸小，结构简单，中心位置准确，转速高时出现出现“咬死咬死”，不超过，不超过2020转转/ /分分图图4.644.64镗模结构示意图镗模结构示意图 回转式镗套回转式镗套 外滚式回转镗套：外滚式回转镗套：将回转部分装在夹具上，镗杆和导将回转部分装在夹具上，镗杆和导套之间只有相对移动，而无转动套之间只有相对移动，而无转动内

43、滚式回转镗套：内滚式回转镗套：将回转部分装在镗杆上将回转部分装在镗杆上 （2 2）镗刀通过问题）镗刀通过问题 很多情况刀大于镗套内径很多情况刀大于镗套内径内装内装通过通过（3 3）镗套的尺寸和公差）镗套的尺寸和公差 镗套的基本尺寸由镗杆的导向部分的外径来决定。配合镗套的基本尺寸由镗杆的导向部分的外径来决定。配合用用 、 ，后者用于精加工。，后者用于精加工。内滚式，滑动套内滚式，滑动套 h6h6、h5h565hH66hH图图4.654.65铣床对刀装置铣床对刀装置4.8.2 4.8.2 对刀装置对刀装置 4.8.3 4.8.3 分度装置分度装置 斜面分度装置斜面分度装置4.8.4 4.8.4 夹

44、具在机床上的定位夹具在机床上的定位 安装在工作台面上安装在工作台面上与机床回转主轴相连接与机床回转主轴相连接 为保证夹具相对于切削运动有准确方向，在夹具体底面往为保证夹具相对于切削运动有准确方向，在夹具体底面往往安装两个定向键或销往安装两个定向键或销夹具在回转主轴上的安装，取决于所使用的机床主轴夹具在回转主轴上的安装，取决于所使用的机床主轴的端部结构的端部结构4.9 夹具设计的方法及步骤夹具设计的方法及步骤P2394.9.1 4.9.1 设计前的准备设计前的准备 1 1、生产纲领、生产纲领 N N 气动或机动夹具气动或机动夹具 N N 手动手动 简单简单 2 2、零件图及工序图、零件图及工序图

45、 零件图零件图尺寸、形状和位置精度要求尺寸、形状和位置精度要求 工序图工序图工序尺寸、基准等工序尺寸、基准等 加工表面加工表面 3 3、工序内容、工序内容 主要指该工序所用机床、刀具、切削用量、工主要指该工序所用机床、刀具、切削用量、工步安排、时间定额、装夹工件数目等步安排、时间定额、装夹工件数目等工序内容：钻铰工序内容：钻铰6两孔，钻两孔，钻8孔孔精度要求：精度要求：6两孔级，表面粗糙度两孔级，表面粗糙度3.2 ，位置度，位置度0.1；8孔自由，表面粗糙度孔自由，表面粗糙度12.5已加工表面有：已加工表面有：12H7孔、孔、15H7孔、孔、45f7外圆、外圆、两端面及两端面及18孔孔4.9.

46、2 夹具的总体方案的确定夹具的总体方案的确定 1、定位方案、定位方案 一面两销一面两销 长销、削边销、小止推面长销、削边销、小止推面装卸不便，钻工时干涉、装卸不便，钻工时干涉、复杂、排屑复杂、排屑 端面、削边销、定心套端面、削边销、定心套基准不重合基准不重合2、夹紧方案、夹紧方案螺钉垫圈夹紧螺钉垫圈夹紧优点：机构简单、方便，优点：机构简单、方便， 缺点：装卸工件不便，费时缺点：装卸工件不便，费时勾形压板勾形压板装卸方便，但需要拧两个螺母，费时；装卸方便，但需要拧两个螺母，费时；联动则复杂联动则复杂铰链压板铰链压板简单方便简单方便3 3、夹具形式、夹具形式 翻转或回转式翻转或回转式 4.9.3

47、4.9.3 夹具装配草图夹具装配草图 工件工件定位元件定位元件导向元件导向元件夹紧机构夹紧机构夹具体夹具体绘制夹具体应注意绘制夹具体应注意 足够的刚度足够的刚度减少变形，必要时用加强筋减少变形，必要时用加强筋 形状简单形状简单避免加工困难避免加工困难 良好的工艺性良好的工艺性 操作方便，容易排屑操作方便，容易排屑 4.9.4 夹具的精度验算夹具的精度验算 4.9.5 绘制夹具的装配图及零件图绘制夹具的装配图及零件图P246 1、轮廓尺寸，即夹具的长宽高尺寸、轮廓尺寸，即夹具的长宽高尺寸 2、配合尺寸及种类、配合尺寸及种类 3、联系尺寸及偏差，可按工件相应公差的、联系尺寸及偏差，可按工件相应公差

48、的 选取选取 4、编写夹具设计说明书、编写夹具设计说明书1125安装误差包括：定位误差、夹紧误差安装误差包括：定位误差、夹紧误差夹具定位误差包括：夹具对刀具的位置误差、夹夹具定位误差包括：夹具对刀具的位置误差、夹具对机床成型运动的位置误差具对机床成型运动的位置误差加工过程误差包括：系统受力、受热变形、机床加工过程误差包括：系统受力、受热变形、机床制造精度和磨损。制造精度和磨损。忽略第三项，其值不大于公差的三分之二就算合格。忽略第三项，其值不大于公差的三分之二就算合格。安装误差安装误差+ +加工过程误差加工过程误差2/32/3v本章重点性掌握机床夹具的工作原理、工件加工误本章重点性掌握机床夹具的

49、工作原理、工件加工误差的组成，一般性掌握机床夹具的分类、组成和作差的组成，一般性掌握机床夹具的分类、组成和作用。用。v1.11.1、什么是专用夹具？、什么是专用夹具？v1.21.2、什么是装夹？工件定位与夹紧的区别与联系？、什么是装夹？工件定位与夹紧的区别与联系？v1.31.3、机床夹具由哪几部分组成？、机床夹具由哪几部分组成？v1.41.4、结合图、结合图1.51.5简述夹具的工作原理？简述夹具的工作原理？v1.51.5、工件的加工误差有哪几大类？每类含哪几项、工件的加工误差有哪几大类？每类含哪几项误差？误差？0021. 0例：如图示零件，除键槽外的其余表面均已加工完成。现用调整法加工通键槽

50、，要求保证尺寸35mm和对称度。若采用角度90的长V形块用25mm外圆定位，（1）试分析该定位元件限定的自由度；（2）求定位误差，判断该定位方案能否满足加工要求。拟定工艺路线举例拟定工艺路线举例1. 1. 分析零件图；分析零件图；2. 2. 加工方法；加工方法；3. 3. 拟订工艺路线。拟订工艺路线。方头小轴 表表7-10 7-10 方头小轴制造工艺路线方头小轴制造工艺路线下料：20Cr钢棒22mm470mm若干段粗粗加加工工1 1车车车右端面及右端外圆，留磨余量每面车右端面及右端外圆，留磨余量每面0.2mm(0.2mm( 7mm7mm不车不车) )，按长度切断，每，按长度切断，每段切留余量段

51、切留余量(23)mm(23)mm。2 2车车夹右端柱段，车左端面，留余量夹右端柱段，车左端面，留余量2mm2mm；车左端外圆至车左端外圆至 20mm20mm。3 3检验检验 4 4 渗碳渗碳半半精精加加工工5 5车车夹左端夹左端 20mm20mm段，车右端面，留余量段，车右端面，留余量1mm1mm，打中心孔；车打中心孔；车 7mm7mm、 12mm12mm圆柱圆柱段。段。6 6车车夹夹 1212部分，车左端面至尺寸，打中心孔。部分，车左端面至尺寸，打中心孔。7 7铣铣铣削铣削17mm17mm17mm17mm方头。方头。8 8检验检验 9 9 淬火淬火 HRC=50HRC=5060 60 。精精加加工工1010研中心孔研中心孔 粗糙度粗糙度RaRa0.40.4 m m1111磨磨磨磨 12h7 mm12h7 mm外圆，达到图纸要求。外圆，达到图纸要求。1212检验检验 1313清洗、油封、包装清洗、油封、包装图示零件，各处均已加工合格，现拟加工通图示零件，各处均已加工合格，现拟加工通孔孔22。已知：。已知：1= mm1=